电气照明02第二章 视觉与颜色

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1、1,第一节 人眼与视觉 第二节 视觉特性 第三节 视觉功效 第四节 颜色特性 第五节 表色系统 第六节 颜色与显色,第二章 视觉与颜色,2,第一节 人眼与视觉,视神经,视网膜,人眼构造,第一节 人眼与视觉,3,光射入人眼落到视网膜上，产生光化学反应，刺激视神经而形成视觉,第一节 人眼与视觉,4,锥状细胞：锥状神经功能是在昼间看物体，而且可看到颜色。色盲由其神经功能失调引起。 柱状细胞：柱状神经在黄昏下活跃，在夜视起作用，但不能感知颜色。,第一节 人眼与视觉,人眼的视觉,视网膜,5,立体感,强 中 弱,第一节 人眼与视觉,6,第一节 人眼与视觉,视野：,头部不动时，眼睛能看见的范围。 在正常情况

2、下，人单眼的水平视场180，垂直视场为130，水平面上方60，水平面下方为70。 中间白色部分为双眼都看到部分。 左右两侧阴影部分为左右两眼分别看到。 黑色部分为被眼眉、两颊和鼻子遮挡部分。,CON,7,明视觉：亮度超过10cd/m2，锥状细胞参与视觉工作。 暗视觉：亮度在10-610-2cd/m2时，柱状细胞参与视觉 工作。 中介视觉：亮度在10-210cd/m2时，柱状细胞、锥状细胞 同时参与视觉工作。,第二节 视觉特性,视觉,第二节 视觉特性,8,白天：红光与黄光亮 黄昏：绿光与蓝光亮 绿光灵敏度最高，红光灵敏度最低 照度高，颜色感强 低照度，无颜色，蓝灰感觉 人眼对不同波长的光灵敏度不

3、同，照度与颜色感有关系。,第二节 视觉特性,光谱灵敏度,9,光刺激必须达到一定的数量才能引起光的感觉。 绝对阈限：能引起光感觉的最低限度的亮度。 对于在人眼中长时间出现的大目标，视觉阈限亮度为10-6cd/m2 视觉可以忍受的亮度上限为106cd/m2。超过则视网膜易损伤。 绝对阈限的倒数称为视觉的绝对感受性。人眼的绝对感受性是很大的。,第二节 视觉特性,视觉阈限,10,与目标物大小有关 目标物大小用目标物 对眼睛所张的角度表示， 称为视角。 当视角超过30o时，亮度 阈限不再降低。,第二节 视觉特性,视觉阈限的影响因素,11,与目标物发出的颜色有关 在相同视角下，对波长较长的光：红、黄光，其

4、亮度阈限就高； 对波长较短的光：蓝光，亮度阈限值要低些。 在暗视觉条件下，光谱光效率向短波方向偏移。,第二节 视觉特性,视觉阈限的影响因素,12,与观察时间有关 不超过0.1s，而目标物较小，视角不超过1o，则目标物呈现时间越短，亮度阈限就越高；呈现时间 越长，亮度阈限值就越低。 作用时间超过0.2s时，视觉阈限就与时间无关了。,第二节 视觉特性,视觉阈限的影响因素,13,视觉器官的感觉随着接收的亮度和颜色的刺激而变化的过程。 明适应：视觉系统适应高于几个cd/m2亮度变化过程及终极状态。 发生在由暗处到亮处，需几十秒。,第二节 视觉特性,视觉适应,14,暗适应：视觉系统适应低于百分之几cd/

5、m2亮度变化过程及终极状态。 从亮处到黑处视觉阈限下降过程，所需过渡时间较长，30min。,第二节 视觉特性,视觉适应,15,在照明设计中，尤其是隧道的照明设计，应考虑暗适应因素，即在隧道入口的一段距离内应有过渡照明，也即隧道入口处亮度应高些，然后逐渐降低亮度，使司机有个适应过程。,第二节 视觉特性,视觉适应应用,16,17,由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适宜，或存在极端的对比，以致引起人眼的不舒适感觉或者降低观察细部(或目标)的能力，这种视觉现象称为眩光。 夜里汽车开着大灯，感到刺眼。因为晚上，周围很暗，车灯亮度与周围背景亮度形成大的亮度对比。 夏日晴天的太空，仰望晴空感到刺眼。冬日阳光

6、下的白雪会刺眼。因为视野内出现了太亮的发光体。,第二节 视觉特性,眩光,18,眩光的分类 根据其造成的后果分类： 不舒适眩光：产生不舒适感觉，但不一定降低视觉对象的可见度的眩光。 失能眩光：降低视觉对象的可见度，但不一定产生不舒适感觉的眩光。,第二节 视觉特性,眩光,19,眩光的分类 根据其形式分类： 直接眩光：由发光体的直接照射引起的。 反射眩光：由反射面反射发光体发出的光而形成的眩光。当反射面光泽度较高时，能把发光体的像清楚地反映出来，即由发光体的像直射引起的。,第二节 视觉特性,眩光,20,第二节 视觉特性,眩光,21,第二节 视觉特性,眩光,22,周围环境较暗时，眼睛的适应亮度很低，即

7、使是亮度较低的光，也会有明显的眩光。 光源表面或灯具反射面的亮度越高，眩光越明显。 光源的大小,第二节 视觉特性,影响眩光的因素,CON,23,1.亮度对比：目标与背景在亮度上的差别。 目标亮度和背景亮度之差与背景亮度之比。,第三节 视觉功效,对比灵敏度和可见度,第三节 视觉功效,提高灵敏度，必须增加背景的亮度,2. 可见度 能见度 人眼确定物体存在或形状的难易程度。 在室外应用时，以人眼恰可看到标准目标的距离定义。,24,视力的定性含义是指眼睛辨认物体轮廓和细节的能力。 视力定量含义是指人眼能够区别两个相邻物体最小张角D的倒数。 国际眼科学会于1909年规定用白底黑色兰道尔环作为检查视力的标

8、准视环。,第三节 视觉功效,视觉敏锐度-视力,兰道尔环,D=1.5mm，=1， 视力为1.0。 D=1mm， =40“， 视力为1.5。,与视觉系统、年龄、亮度、观看时间有关。,25,客观亮度与感觉亮度之间有差异，即视亮度。 对于一个固定成分的光，在不同适应亮度条件下，其感觉到与实际亮度不同，或者在同一亮度条件下，不同成分的光，亮度感觉也不同。,第三节 视觉功效,视亮度,CON,26,光源的光谱辐射能量(功率)按波长的分布称为光谱能量 (功率)分布，以光谱能量的任意值来表示光谱能量分布，称为相对光谱能量分布。 物体的颜色是物体对光源的光谱辐射有选择性地反射或透射对人眼所产生的感觉。,第四节 颜

9、色特性,光谱能量(功率)分布,第四节 颜色特性,27,第四节 颜色特性,光谱能量(功率)分布,常用照明电光源的相对光谱功率分布,(a)白炽灯、卤钨灯 (b)荧光灯 (c)荧光高压汞灯 (d)高压钠灯,28,1、分类：非彩色和彩色 非彩色 黑白灰色，称黑白系列。 唯一特性：明度变化。 中性色：白色、黑色和灰色物体对光谱各波长的反射没有选择性，故称为“中性色”。,第四节 颜色特性,颜色的基本特征,黑,白,中灰,29,彩色 彩色的三个特性：色调、明度、彩度 色调：色相，可见光谱不同波长的辐射，在视觉上表现为各种色调，红蓝紫等。 明度：颜色相对明暗的特性，与亮度和反射比成正比。 彩度：彩色的纯洁度，光

10、谱选择性越强，彩度越高。,第四节 颜色特性,颜色的基本特征,30,2、颜色立体 用一个三维空间的立体，可以把颜色的三个特性全部表示出来,第四节 颜色特性,颜色的基本特征,31,3、颜色环： 一个表示颜色及其混合规律的示意图,第四节 颜色特性,颜色的基本特征,32,颜色光的混合：属于相加混合，是由不同颜色的光谱引起眼睛的同时兴奋。 加法三原色：红、绿、蓝,第四节 颜色特性,颜色混合,光的相加混合可用于不同类型光源的混合照明、舞台照明、彩色电视的颜色合成等方面 互补色、中间色、亮度相加,33,物体颜色的混合：属于相减混合。 减法三原色：青、品红、黄,第四节 颜色特性,颜色混合,34,人的视觉器官不

11、但能反映光的强度亮度感觉，还能反映光的波长特性颜色感觉。 颜色对比 相邻的不同颜色，在观看时存在着相互影响，这种现象称为颜色对比。 例如：在一块黄色背景上放张白纸，用眼睛注视白纸中心几分钟，白纸会出现蓝色。黄色和蓝色为互补色，即每种颜色都在其周围诱导出一种确定的颜色，这种颜色称为被诱导色(原来诱导颜色的互补色或相似颜色)。,第四节 颜色特性,颜色视觉,35,颜色适应 人眼在颜色刺激下所造成的颜色视觉变化，称为颜色视觉。 如：先在日光下看物体的颜色，然后突然改在室内白炽灯先看物体的颜色，开始时，室内照明看起来带有白炽灯的黄色，物体的颜色也带有一些黄色，几分钟后，视觉适应了白炽灯光的颜色，室内照明

12、趋向变白，物体的颜色趋向恢复到日光下的原来的颜色。 如：在暗色背景上照射一小块黄光，当眼睛先看过强烈红光之后，再看这黄光，此时呈现绿色，经过一段时间，眼睛会从红光的适应中逐渐恢复，绿色渐淡，几分钟后又成为原理的黄色。,第四节 颜色特性,颜色视觉,36,第四节 颜色特性,颜色视觉,颜色适应,37,彩色对人的生理、心理作用 生理方面 蓝、紫色最易引起疲劳，红、橙色次之，黄绿、蓝绿、淡青等颜色最小。设备外壳颜色宜采用黄绿、蓝绿等颜色 眼睛对黄色较为敏感，常用黄与黑与蓝相间的色彩作为危险部位的警告色标。 心理方面 红、橙、黄等颜色有种温暖的感觉暖色 青、蓝、紫等颜色有冷、凉的感觉冷色,第四节 颜色特性

13、,颜色视觉,CON,38,目前用得最广泛的表色系统，采用颜色图册的表色系统，即按颜色的三个特性进行分类，并以它们的组合来表示。 色调H(40)，明度V（10），彩度C（11）， 表示为：HV/C 红旗5R5/10,第五节 表色系统,孟塞尔表色系统,第五节 表色系统,39,第五节 表色系统,孟塞尔表色系统,孟塞尔色调与彩度,40,三原色学说：光谱的全部颜色可以用红R、绿G、蓝B三种光谱波长的光混合得到； r+g+b =1 CIE色度图： 用三原色比例x，y，z来表示一种颜色 x+y+z=1,第五节 表色系统,CIE表色系统,41,第五节 表色系统,CIE表色系统,CIE色度图,光谱轨迹 紫色边界

14、 颜色宽容量,CON,42,光源的色表与色温 光源的色表指的是人眼观看光源所发出光的颜色(灯光的表观颜色)。 常用色温来定量描述光源色表。 当一个光源的颜色与黑体(完全辐射体)在某一温度时发出的光色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温。 符号Tc，单位为开尔文(K)。,第六节 颜色与显色,光源的颜色,第六节 颜色与显色,43,第六节 颜色与显色,光源的颜色,44,第六节 颜色与显色,光源的颜色,45,第六节 颜色与显色,光源的颜色,黑体 在任何温度下某物体能把投射到它表面的任 何波长的能量全部吸收，该物体称之为黑体。 800900K温度下，黑体辐射呈红色 3000K呈黄白色 5000K左右呈白

15、色 800010000K呈淡蓝色,46,第六节 颜色与显色,光源的颜色,各种光源的色温,47,第六节 颜色与显色,光源的颜色,各种光源的色温,48,第六节 颜色与显色,光源的颜色,2700K 炽白色 3000K 暖白色 3500K 白色 4000K 冷白色 5000K 日光色 6500K 冷日光色,相同色温的光源有相同的颜色表现,49,第六节 颜色与显色,光源的颜色,50,第六节 颜色与显色,光源的颜色,51,第六节 颜色与显色,光源的颜色,52,第六节 颜色与显色,光源的颜色,色温和照明水平：人们通过经验得知，用暖色（低色温）光源产生的低照明水平可以使室内形成缓和的气氛，而工作环境则可以用冷

16、色（高色温）光源产生的高照明水平来形成。,53,第六节 颜色与显色,光源的颜色,54,第六节 颜色与显色,光源的颜色,55,第六节 颜色与显色,光源的颜色,为了使照明具有良好的效果，所选用的光源的色温必须与要求的照度相适应.,照度和光源色温的关系,56,第六节 颜色与显色,光源的显色性,带有黄色滤片的白炽灯光照下的显色性,在低压钠灯光照下的显色性,57,第六节 颜色与显色,光源的显色性,照明光源显现被照物体颜色的性能称为显色性。 标准光源 CIE规定了四种，常以标准光源A作为低色温光源的参照标准。 标准光源A：温度约为2856K的完全辐射体(黑体)发出的光，现实的标准光源A是色温为2856K的充气钨丝灯泡。,58,第六节 颜色与显色,光源的显色性,显色指数 定量表征光源显色的优劣。 用被测光源下物体的颜色与参照光源下物体的颜色相符程度来衡量。 一般显色指数Ra 特殊显色指数Ri 显色指数等级 Ra=10080,显色性优良 Ra=7950,显色性一般 Ra50,显